Физические процессы в ансамбле вихрей магнитного потока в иттриевых сверхпроводниках в неоднородном локальном магнитном поле

• Автор: Касаткина, Татьяна Игоревна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1Л Движение магнитного потока в сверхпроводниках в однородном
магнитном поле
1.2 Неоднородные магнитные поля
1.3 Сверхпроводниковые магнитные опоры с использованием иттриевых ВТСП
1.4 Объемные образцы УВаСиО
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБОРУДОВАНИЕ И ОБРАЗЦЫ
2.1 Установка для исследования высокотемпературных сверхпроводников в неоднородных магнитных полях
2.2 Образцы для исследований
2.2.1 Изотропные образцы
2.2.2 Текстурированные (монодоменные) ВТСП образцы
2.3 Методика измерений 63 ГЛАВА 3 МАГНИТОДИНАМИКА АНСАМБЛЕЙ ВИХРЕЙ В ИТТРИЕВЫХ СВЕРХПРОВОДИКАХ В НЕОДНОРОДНОМ
ЛОКАЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
3.1 Модельные представления
3.2 Малые воздействия на ансамбль вихрей
3.3 Предельно возможные параметры силы пиннинга и критического

3.4 Атмосферная деградация сверхпроводящих параметров иттриевых сверхпроводников
ГЛАВА 4 КИНЕТИКА ВИХРЕВОЙ СТРУКТУРЫ В НЕОДНОРОДНОМ ЛОКАЛЬНОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
4.1 Вязкое движение вихрей магни тного потока в области НЛП
4.2 Релаксационные процессы в ансамбле вихрей
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТА ТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Технические устройства с использованием сверхпроводников обладают макроскопическими квантовыми эффектами и имеют потенциально лучшие параметры по сравнению с приборами «нормального» исполнения. Ограничивающим фактором являются физические процессы, связанные с движением вихрей магнитного поля в объеме сверхпроводника. Они связаны с особенностями, как динамики вихрей магнитного поля, так и особенностями их взаимодействия с реальной кристаллической структурой.
В настоящее время широкое распространение получили сверхпроводящие устройства с использование постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов. Их особенностью является переход их конструкционных элементов в сверхпроводящее состояние при наличии магнитного поля - в режиме FC (field cooling process). Кроме того, в объеме сверхпроводников присутствует неоднородное локальное магнитное поле, которое определяет особенности физических процессов в вихревой структуре.
В предлагаемой работе проведены экспериментальные исследования физических процессов в ансамбле вихрей магнитного потока в иттриевых сверхпроводника состава 1-2-3. Наибольший научный интерес представляют исследования процесса пиннинга вихрей, их вязкого движения и релаксационных явлений. Это необходимый шаг на пути построения картины поведения сверхпроводников в неоднородном локальном магнитном поле. Проблема является фундаментальной, без ее решения эффективное использование данных материалов в технических устройствах не представляется возможным.
Тематика диссертации соответствует “Перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований”, утвержденных президиумом РАН (раздел 1.2 - “Физика конденсированного состояния вещества”). Выполненная работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре физики твердого тела по плану госбюджетной темы НИР № ГБ 2007.23 — «Синтез, структура и физические свойства новых конструкционных и функ-
1.4 Объемные образцы УВаСиО
Сверхпроводящая керамика УВаСиО обладает широким спектром практически важных свойств, предопределяющих их использование в сильноточных приборах и устройствах. Являясь одним из перспективных классов сверхпроводящих материалов со структурно-чувствительными свойствами, У-ВТСГ1 по сей день остаются сложным и не до конца изученным объектом. Однако практическое применение сверхпроводящих материалов сдерживается их низкой токонесущей способностью и слабыми механическими свойствами.
В ВТСП материалах большие угловые границы зерен являются слабыми джозефсоновскими связями. Эти материалы также в равновесном состоянии имеют низкую плотность центров пиннинга магнитного потока. Поэтому высокой критической плотностью тока может обладать только структура, сочетающая в себе:
- остроугловую текстуру;
- высокую плотность центров закрепления вихрей;
- оптимальное содержание кислорода.
Существование интеркристаллитных границ в объемных образцах УВСО может сильно ухудшить их токопроводящие свойства и повысить чувствительность к внешним магнитным полям. Поэтому целесообразно создание крупнозернистых образцов с минимальным числом сильно связанных межзеренных границ. Кристаллиты образцов У(/?£)Ва2Сиз07_х (фаза 123), получаемых по расплавной технологии, как правило, содержат дисперсные частицы У(/?£)2ВаСиС>5 (фаза 211). Повышенная плотность критического тока в этих образцах может коррелировать с концентрацией включений фазы 211 [71] и предполагает, что уменьшенный размер этих частиц непосредственно обусловливает повышенный пиннинг. В то же время достаточно крупные частицы нормальной (несверхпроводящей) фазы 211 естественным образом понижают